浅析电力系统最优潮流的最新应用

【摘 要】本文通过介绍最优潮流的算法及其数学模型、不同目标函数下的最优潮流模型及其应用场景，来阐述它们在相关领域中的最新应用。

【关键词】最优潮流；目标函数

【Abstract】In this paper，to illustrate the optimal power flow（OPF）latest applications in related fields，the OPF algorithm and its mathematical model and its model under different objective functions and its application scenarios are introduced.

【Key words】Optimal power flow；Objective function

0 引言

电力系统最优潮流是法国学者J.Carpentier在1962年提出的，其模型仅考虑基态情况下的潮流和电压约束。O.Alsac和B.Stott在1974年提出了安全约束最优潮流，该模型同时考虑基态和预想故障约束。OPF问题是一个复杂的非线性规划问题，要求在满足特定的电力系统运行和安全约束下，通过调整系统中可利用控制手段实现预定目标最优的系统稳定运行状态。发展到今天，最优潮流应用领域已十分广泛，已是电力系统规划和运行不可缺少的工具。针对不同的应用，OPF模型可以选择不同的控制变量、状态变量集合，不同的目标函数，以及不同的约束条件。目前OPF已经向大系统、实时控制、在线计算方向发展，电力市场的出F也为OPF提出了新的要求。在实时电价计算、阻塞管理、输电费用计算、辅助费用计算等方面OPF都有应用。

1 最优潮流算法及其数学模型

最优潮流已有算法归纳起来可分为：线性规划法、非线性规划法、混合规划法、智能化方法、解耦算法（或称P-Q分解算法）等。

其变量可以分为控制变量（或称自变量）、状态变量（或称被控制变量，因变量）和参数变量（或称不可控变量）。最优潮流有各式各样的目标函数，最常用的形式有两种：1）系统运行成本最小；2）有功传输损耗最小。

3 最优潮流应用场景

随着经济的发展，电网规模不断扩大，传统的OPF已不能满足现代的电力系统，如今，OPF主要的应用场景有交流系统、直流系统和交直流混联系统。交流系统OPF较传统OPF在模型和优化方法上都进行了较大的改进。而直流配电网是近些年来最新的研究热点，在拓扑结构、理论研究和应用实践等方面尚待研究，所以直流系统OPF目前研究较少。但随着西电东送规模的不断扩大，交直流混合系统网损优化具有巨大的潜力和经济效益，并倍受关注。目前交直流系统OPF，则是通过调整直流功率改变有功潮流分布来降低全网网损的。为更清晰地了解最优潮流的最新应用情况，统计分析如表2所示。

4 结束语

随着新能源的并网发电以及我国用电量的不断加大，全国逐步形成一个大的互联系统，这使得最优潮流在现代电力系统中扮有越来越重要的角色。不确定因素的增多以及用电质量要求不断的提高，这就需要在保障供电安全的前提下，应用众多学科的交叉性理论去分析和优化现代电力系统。通过加大科研和创新的力度，以确保我国电力系统安全稳定地能够给广大用户提供高质量的电能，这是许多电力行业人员时刻需要切记的。

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